導線經濟截面分析論文

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摘要：對農網改造中導線經濟截面的優化選擇方法進行了探討，在傳統的以經濟電流密度值選擇導線截面的基礎上，提出考慮線損率的因素等優化方案，以利進一步節省能源，提高運行可靠性。

關鍵詞：農網改造導線截面

目前，國家正在進行農網改造，在農網運行管理中的普遍問題是線損很大，問題出現的原因之一是在線路建設中沒有顧及導線電能的損耗問題。一般的導線截面選擇方法是用經濟電流密度值或允許電壓損失作為控制條件，但對于最大負荷利用小時數比較低的農電線路，往往不能滿足允許的電能損耗值。本文在選擇導線截面中，就如何顧及線損率的問題，提出按照線損率選擇導線截面的方法，并以此結合經濟電流密度值提出綜合選擇方法，簡稱j→K→S法。并分別以線路上負荷集中和線路上負荷均勻分布，這兩種情況下列出推導的計算公式。

1負荷集中于線路末端時的計算

(1)按允許線損率計算導線截面：

負荷集中于線路末端，全線采用同一截面。

年損耗電能：A=PmTm(1)

設年允許線損率為K%

則ΔA允=K%PmTm(2)

用損耗小時數τ和年最大負荷計算線路的實際損耗為：

ΔA=3I2mRτ×10-3

=(P2m+Q2m)÷U2×τ×(ρL÷S)×10-3(3)

根據要求：ΔA≤ΔA允，設ΔA=ΔA允，則：

PmTmK%=(P2m+Q2m)÷U2×τ×(ρL÷S)×10-3

則S=τρL(P2m+Q2m)÷10KPmTmU2(4)

將Qm=Pmtgφ代入(4)式，則變為：

S=τρL(P2m+Q2m)÷10KPmTmU2

=τρLPm(1+tg2φ)÷10KPmTmU2(5)

式中τ——年損耗小時數，h

Tm——年最大負荷利用小時數，h

Pm、Qm——年最大有功及無功負荷，kW、kvar

K——線路允許線損率

U——線路平均電壓，kV

ρ——導線電阻率，Ω·mm2/km

tgφ——年最大負荷時的功率因數角正切值

L——線路長度，km

令：Sk=τρ(1+tg2φ)÷10KTmU2(6)

則S=SkPmL(7)

(5)式是按照線路允許線損率K值選擇導線截面的計算公式。很明顯S和K是成反比例關系。

當U=35kV，cosφ=0.8時，Sk值如表1。

當U=10kV，cosφ=0.8時，Sk值如表2。例1：一條35kV線路輸送最大負荷Pm+jQm=1500+j1000，線路長度50km，Tm=4000h，設K%=4%，計算滿足線損率的導線截面。

計算過程如下：

按要求：cosφ=0.8，

查表：Sk=5.499×10-4，

所以：S=1500×50×5.499×10-4=41.24(mm2)。

故選取導線為LGJ－50。

同樣上述情況，如果用經濟電流密度法選取導線截面：

則：

相當于K%=6%時，按線損率計算導線截面：

S=1500×50×3.660×10-4=27.45(mm2)

綜合上述兩者，需取LGJ－35導線。

此例說明，用經濟電流密度法所選取的導線截面在最大負荷情況下的線損率要比通常允許的線損率大。

(2)按經濟電流密度運行時的線損率計算：

在上面例題中可以看出滿足j值，即線路在經濟電流密度運行時一定有一個對應的線損率。

因此，如果結合經濟電流密度來確定允許線損率的計算式可由下式推導出：

(8)

比較(8)和(5)式可得出：

(9)

設(10)

則Kj=Kj0L(11)

例2：一條35kV線路輸送6000kW負荷，功率因數0.8，Tm=4000h，τ=3500h，送電60km，試選擇導線截面。

采用j→K→S法：

故Kj=Kj0L=0.1959×60=11.75。將Kj代入(5)式：S=3500×31.5×60×6000(1+0.752)÷(10×11.75×4000×352)=107.54(mm2)

故選取導線為LGJ－120。

用j→K→S程序選擇導線截面和采用j值法所得結果相同。也可以在設計中知道線損率(本題中11.75%)，如果認為這個線損率較大，可按當地允許線損率進行修正，最后用修正值選擇導線截面。因此用這種方法是滿足經濟電流密度的最低線損率法。

2負荷沿線路均勻分布時的計算

負荷沿線路的均勻分布這種情況在農村還是比較多的，此時線損率僅是同樣負荷集中于末端時線損率的1/3，如在這種情況下采用同一截面導線，則在使用式(5)時，K值做相應變化即可，從(5)式可以看出，在這種情況下，在同樣線損率的情況下，均勻分布負荷時導線截面僅是集中負荷時的1/3。

如果導線采用不等截面，則需要將負荷適當集中在某幾段，然后按段選取從大到小不同的導線截面，見圖2。

因線損率一定時，各段導線電流密度相等，線路最經濟。

Si=Ii/j

使用上述公式，可以分段計算出每段導線的截面。

3結論和建議

(1)沿著j→K→S，再利用K來控制導線截面是降低線損率的有效辦法。但在目前的情況下，應適當降低線損率來選擇導線截面，以利節省能源。

(2)計算公式中K值是指線路上的損耗率，在整個電網損耗中占有一定比例，K值取得過小時，雖對管理部門收效較大，但投資會增加，所以建議綜合考慮這個問題。